CN209347751U - Crrt中多位点控制自适应患者体温的调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，包括并列设置的第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置、第三管道双向控温装置、初始温度控制装置、精度调节双向控温装置、目标温度控制装置和室内温度传感器。本实用新型通过两级管道加温，双向控温设计，将温度粗调和精调相结合，能够快速精确实现患者血液体外循环的温度补偿。血液在体外循环并直接或间接接触治疗液体的过程中温度能够得到实时监控，并即时反馈调节给控温电机，双向调节，智能化、人性化设计，极大降低了因血液温度过高或过低的医疗事故发生，减轻医护人员负担。

Description

CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统

技术领域

本实用新型涉及一种血液净化设备配备的外置式控温装置，尤其是一种闭循环自适应反馈调节装置。

背景技术

连续性肾脏替代治疗(continuous renal replacement therapy，CRRT)作为一种多脏器保护及生命支持手段，已广泛应用于急性肾损伤、脓毒症、烧伤、热射病等急危重症患者的救治中。它通过建立体外循环，以弥散、对流、吸附等原理快速、持续高效地清除血液中各种分子代谢废物，同时调节免疫机能、改善内皮细胞功能、稳定内环境，恢复已受干扰的某些机体生命功能。随着CRRT应用的不断普及，其相关并发症也越来越受到临床重视。CRRT治疗中体外循环的热量丢失可造成患者体温下降，产生降温效应，持续低体温导致的生理功能改变甚至不利于危重症预后。

2012年，有学者提出“连续性肾脏替代治疗创伤”(continuous renalreplacement trauma，ReReTrauma)的概念，ReReTrauma包括水溶性维生素、微量元素、酸碱失衡、体外循环相关问题，如体外循环的热量丢失等。尽管目前血液净化设备都配有液体加温装置，但在大剂量治疗下仍可丢失1500Kcal/d的热量，引起患者体温下降。临床上一般将低体温症定义为体核温度低于36℃。

对于ICU的危重症患者来说低体温状态可能是不利的。危重症患者中近1/3可出现体温异常，表现为体温过高或体温过低，主要与感染等因素相关。研究发现低体温的感染性患者死亡率要明显高于体温正常或发热的感染性患者，甚至有研究认为低体温是脓毒症患者住院期间死亡的独立风险因素。在ICU中药物镇静、代谢性及内分泌等因素均可导致低体温的发生，而CRRT治疗中的热量丢失将进一步加重患者体温的下降。机体长时间处于非治疗性低温状态可引起一系列不良影响，如胰岛素分泌降低及外周敏感性下降，血红蛋白解离曲线左移、疼痛与不适等；随着体温进一步下降，可致心输出量下降，平均动脉压下降，心率上升，凝血机制障碍，新陈代谢进行性下降，不利于感染患者的恢复。Beilin等研究发现体核温度下降1℃细胞免疫功能就会下降，最终导致严重病理性后果包括心脏传导功能改变，神经系统功能紊乱，造血功能恶化等，现有的温控装置常常不能满足临床需求，造成患者发生低温危险。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有治疗过程中出现体温异常的缺陷，本实用新型提供一种基于分别控制泵前泵液、透析液、置换液温度，然后与血液定比混合，在静脉回输端双向控温而完成对体外循环温度的自适应控制。

技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型的一种CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，包括三个管道双向控温装置、初始温度控制装置、精度调节双向控温装置和目标温度控制装置；所述管道双向控温装置并列设置且分别包裹于对应的医用液体管路外周(即静脉管道外周)，所述初始温度控制装置的一端分别与第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置的一端相连，初始温度控制装置的另一端与目标温度控制装置相连。所述精度调节双向控温装置整体包裹于静脉管道外周，且精度调节双向控温装置的一端与目标温度控制装置相连；所述目标温度控制装置还连接于室内温度传感器；其中，目标温度控制装置和初始温度控制装置中均设有STM32主控芯片。

目标温度控制装置和初始温度控制装置均是将对应温度传感器的数据传入STM32主控芯片，STM32主控芯片内的主程序自动处理对比目标温度，并根据PID算法换算出热机功率，然后由电机驱动器驱动电机加热。

进一步的，所述各个管道双向控温装置的两端均分别内置有非接触式高精度温度传感器，非接触式高精度温度传感器实时测试医用液体两端的温度，第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置所测试的温度传输至初始温度控制装置，精度调节双向控温装置所测试的温度传输至目标温度控制装置，两级控制装置根据所接收的两端温度差从而分别反馈调节各个管道双向控温装置。

进一步的，所述初始温度控制装置控制第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置的运行，目标温度控制装置控制精度调节双向控温装置的运行。

进一步的，所述目标温度控制装置根据初始温度控制装置反馈的温度、精度调节双向控温装置反馈的温度和室内温度传感器测量的温度对精度调节管道双向控温装置进行调控，此处各温度控制装置所反馈的温度是指各个管道双向控温装置两端液体的温度差。

进一步的，所述初始温度控制装置包括数据输入界面，通过数据输入界面手动输入各医用液体(例如泵前泵液、透析液、置换液)的流速，计算机后台计算各医用液体的混合配比热量补偿比，分配功率从而控制温度。此处的计算机即是指以STM32为CPU的微型计算机系统，并与与各温度传感器均相连，读取数据，与对应的控温装置相连，可发出温度调节指令，担负数据解算工作。

进一步的，所述人体静脉端的精度调节管道双向控温装置两端也均内置非接触式高精度温度传感器，这两个非接触式高精度温度传感器分别检测混合液体两端的温度(例如泵前泵液、置换液和血液三者混合液的输入端/输出端)；且所测得的温度传输至目标温度控制装置，通过所得的两端温度差进而反馈控制精度调节管道双向控温装置。

有益效果：本实用新型通过两级管道双向控温装置结构，将温度粗调和精调相结合，能够快速精确实现患者血液体外循环的温度补偿。血液在体外循环并混合治疗液体的过程中温度能够得到实时监控，并即时反馈调节给控温电机，双向调节，智能化、人性化设计，极大降低了因血液温度过高或过低的医疗事故发生，减轻医护人员负担。

同时，精度调节双向控温装置严格监测和控制混合液的温度，能够对患者体温稳定情况作出评价，方便医护人员监测，其自带的最高危险情况紧急机制，可在第一时间作出应急反应，并通过远程控制通知医护人员以最快速度人工介入，最大限度的确保安全，挽救患者的生命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中调理电路PCB示意图；

图3为本实用新型中初始温度控制装置中电路示意图；

图4为本实用新型中目标温度控制装置中电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，包括若干管道双向控温装置(例如：泵前泵液1、透析液2、置换液3对应的第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6)、初始温度控制装置7、精度调节双向控温装置9和目标温度控制装置11；各个管道双向控温装置并列设置且分别包裹于对应的医用液体管道外周，初始温度控制装置7的一端分别与第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6的一端相连(且初始温度控制装置7控制第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6的运行)，初始温度控制装置7的另一端与目标温度控制装置11相连；精度调节双向控温装置9包裹于静脉管道外周，且精度调节双向控温装置9的一端与目标温度控制装置11相连；目标温度控制装置11还连接于室内温度传感器10；其中，目标温度控制装置11和初始温度控制装置7中均设有STM32主控芯片，目标温度控制装置11根据初始温度控制装置7、精度调节双向控温装置9反馈的温度和室内温度传感器10测量的温度对精度调节管道双向控温装置9进行调控。

上述各个管道双向控温装置的两端均分别内置有非接触式高精度温度传感器，非接触式高精度温度传感器实时测试医用液体两端的温度，第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6所测试的温度传输至初始温度控制装置7，精度调节双向控温装置9所测试的温度传输至目标温度控制装置11，两级控制装置根据所接收的两端温度差从而分别反馈调节各个加温系统。

本实用新型的具体工作原理为：

设备通电后，首先需要医护人员在初始温度控制装置7处设定泵前泵液1、透析液2、置换液3的流速以及在目标温度控制装置11处设定调节目标温度(如不设置，默认人体平均正常值)，然后启动血泵8，从患者12体内引出血液，开始体外循环。与此同时，初始温度控制装置7的触控屏会在后台发出指令，驱动泵前泵液1、透析液2、置换液3对应的第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6。第一双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6分别按指定功率工作，并读取第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6控温前后的温度，并与计算值比较，若在误差允许范围内则继续执行当前指定功率，若控温未达到要求则加大控温功率，实现实时控温、动态更新。

血液在血泵8驱动下不断与泵前泵液1、透析液2、置换液3定比直接或间接接触，流经精度调节双向控温装置9处的管道，精度调节双向控温装置9依据此前医护人员在目标温度控制装置11设定的初始目标温度经后台计算输出的精确功率驱动电机工作，管道控温。当精度调节双向控温装置9两端的高精度温度传感器检测到血液混合液温度处于合理范围内时，重复以上操作。

当精度调节双向控温装置9中的高精度温度传感器测得血液混合液温度明显高于37.5摄氏度理想值而没有触及39摄氏度警戒值时，由目标温度控制装置11的触控屏后台经计算后再重新发出指令给精度调节双向控温装置9，令精度调节双向控温装置9按照指定功率降温处理，如果精度调节双向控温装置9中的高精度温度传感器测得血液混合液温度依旧偏高，则经过后台计算处理后，给初始温度控制装置7的触控屏发出指令，令初始温度控制装置7按照指定功率其降温处理。初始温度控制装置7的触控屏接收到指令后会根据医护人员设定数据计算得到的泵前泵液1、透析液2、置换液3的混合比分配降温功率，然后依次驱动第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6的包裹式控温装置按照各自指定的功率降温处理。

当精度调节双向控温装置9中的高精度温度传感器测得血液混合液温度明显低于36摄氏度理想值而没有触及35摄氏度警戒值时，由目标温度控制装置11的触控屏后台经计算后再重新发出指令给精度调节双向控温装置9，令精度调节双向控温装置9按照指定功率升温处理，如果精度调节双向控温装置9测得血液混合液温度依旧偏低，则经过后台计算处理后，给初始温度控制装置7的触控屏发出指令，令初始温度控制装置7按照指定功率升温处理。初始温度控制装置7的触控屏接收到指令后会根据医护人员输入数据计算得到的泵前泵液1、透析液2、置换液3的混合比分配降温功率，然后依次指令第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6按照各自指定的功率升温处理，实现双向控温。

当精度调节双向控温装置9测得血液混合液温度过高即将接近警戒值时，目标温度控制装置11的触控屏会在后台立刻判断启动紧急程序，强制命令精度调节双向控温装置9断电，以及第一管道双向控温装置4、第二管道双向控温装置5和第三管道双向控温装置6断电，并指令目标温度控制装置11的触控屏保存数据，与此同时后台利用无线电通知主治医师人工介入。

实施例：

本实施例中，包括置粗调控温循环通道(即初始温度控温装置)和精调控温循环通道(即精度调节管道双向控温装置)以及控温效果检测装置(即目标温度控制装置)。且本实施例中，需要对患者输入三种医用液体，依次为：泵前泵液1、透析液2和置换液3。

对泵前泵液1、透析液2和置换液3的外周分别加装管道双向控温装置(且各个管道双向控温装置的两端均布置有高精度非接触式温度传感器)，先泵前泵液1、透析液2和置换液3进行初始温度初步测定，然后流经一段相对较大功率的管道加热装置。管道加温装置依照目标值加温后，使其温度迅速接近目标值。

血液滤过透析过程中，患者血液与经过管道加温装置依照目标值加温后的泵前泵液1、透析液2和置换液3直接或间接接触。根据医护人员预先输入各数据(例如目标温度等等)，计算机后台计算泵前泵液1、透析液2和置换液3混合配比热量补偿比，混合后的血液流经一段精确控温的管道加温通道(即静脉端加温通道)，该通道外周包覆有精度调节双向控温装置9，且在最后回血终端加装高精度非接触式温度传感器。

回血终端的高精度非接触式温度传感器接线连接至目标温度控制装置11的触控屏，触控屏采用STM32F407ZET6芯片，由该芯片驱动外部设备(具体是指初始温度控温装置7和精度调节管道双向控温装置9)，通过相应的电道板(即调理电道)操作。之后，血液与泵前泵液1、透析液2和置换液3直接或间接接触后回输至患者体内。

上述实施例中，通过利用控制泵前泵液1、透析液2和置换液3及静脉回血端温度的循环式自适应血液控温装置，使用在出初始温度控制装置7的触控板键入泵前泵液1、透析液2和置换液3的流速、血流速以及设定目标温度，然后经由其内部STM32核心板接收键入数据，结合加装在泵前泵液1、透析液2和置换液3预热前后两端的非接触式高精度温度传感器测得初始温度值计算补偿热量分配，由相应的调理电道(即驱动STM32STM32F407ZET6芯片而设计的电道板，电道板上搭载触控屏，负责人机交互)控制各个管道双向控温装置电机的功率，实现反馈循环控温。如图2至图4所示。

此外，在血液与泵前泵液1、透析液2和置换液3直接或间接接触后再度经过精确控温的管道控温装置(即精度调节双向控温装置9)，目标温度控制装置11结合末端混合液温度传感器(即精度调节双向控温装置9末端的传感器)和室温传感器10采集得到的数据，依据控温效果进行评分(即根据最终输入患者体内的混合液温度与目标温度差值进行评分)，总体调节各级管道控温装置，甚至触发紧急机制。

本实用新型充分考虑了各个环节的温度以及温度差，高精度确保输入患者体内时的液体符合实际情况需求，避免温度过高或者过低引起的生命危险。

Claims (6)

1.一种CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：包括三个管道双向控温装置、初始温度控制装置、精度调节双向控温装置和目标温度控制装置；所述管道双向控温装置并列设置且分别包裹于对应的医用液体管道外周，所述初始温度控制装置的一端分别与第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置的一端相连，初始温度控制装置的另一端与目标温度控制装置相连，所述精度调节双向控温装置整体包裹于静脉管道外周，且精度调节双向控温装置的一端与目标温度控制装置相连；所述目标温度控制装置还连接于室内温度传感器；其中，目标温度控制装置和初始温度控制装置中均设有STM32主控芯片。

2.根据权利要求1所述的CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：所述各个管道双向控温装置的两端均分别内置有非接触式高精度温度传感器，非接触式高精度温度传感器实时测试医用液体两端的温度，第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置所测试的温度传输至初始温度控制装置，精度调节双向控温装置所测试的温度传输至目标温度控制装置，两级控制装置根据所接收的两端温度差从而分别反馈调节各个管道双向控温装置。

3.根据权利要求1所述的CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：所述初始温度控制装置控制第一管道双向控温装置、第二管道双向控温装置和第三管道双向控温装置的运行。

4.根据权利要求1所述的CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：所述目标温度控制装置根据初始温度控制装置反馈的温度、精度调节双向控温装置反馈的温度和室内温度传感器测量的温度对精度调节管道双向控温装置进行调控，此处各温度控制装置所反馈的温度是指各个管道双向控温装置两端液体的温度差。

5.根据权利要求4所述的CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：所述初始温度控制装置包括数据输入界面，通过数据输入界面手动输入各医用液体的流速，计算机后台计算各医用液体的混合配比热量补偿比，分配功率从而控制温度。

6.根据权利要求4所述的CRRT中多位点控制自适应患者体温的调节系统，其特征在于：所述人体静脉端的精度调节管道双向控温装置两端也均内置非接触式高精度温度传感器，这两个非接触式高精度温度传感器分别检测混合液体两端的温度；且所测得的温度传输至目标温度控制装置，通过所得的两端温度差进而反馈控制精度调节管道双向控温装置。